薄膜トランジスタ及びその製造方法
【課題】斜めからの入射光１１０、及び入射光１１０が乱反射を起こすことにより間接的に入射する光についても、遮光可能な薄膜トランジスタの構造及びその構造を工程数を増やすことなく簡易なプロセスで製造可能な製造方法を提供する。
【解決手段】 活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４の両側のそれぞれにおいて、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５及び下地ＳｉＯ２膜１０３を遮光ＷＳｉ２膜１０２が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部１０６を形成する。その後、ゲートＷＳｉ２層１０７をスパッタ成膜し、さらに、フォトレジスト１０８をマスクとしてドライエッチングを実施し、ゲートＷＳｉ２電極１１１とＷＳｉ２からなるサイドウォール１０９を同時に形成する。これにより、サイドウォール１０９の下端を遮光ＷＳｉ２膜１０２に接触させ上端をゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上面とほぼ同一高さに位置させる。
【解決手段】 活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４の両側のそれぞれにおいて、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５及び下地ＳｉＯ２膜１０３を遮光ＷＳｉ２膜１０２が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部１０６を形成する。その後、ゲートＷＳｉ２層１０７をスパッタ成膜し、さらに、フォトレジスト１０８をマスクとしてドライエッチングを実施し、ゲートＷＳｉ２電極１１１とＷＳｉ２からなるサイドウォール１０９を同時に形成する。これにより、サイドウォール１０９の下端を遮光ＷＳｉ２膜１０２に接触させ上端をゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上面とほぼ同一高さに位置させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistor）及びその製造方法に関するものである。薄膜トランジスタは、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びイメージセンサーに利用される。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄膜トランジスタの製造方法の一例においては、図３に示すように、ガラス基板３０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜３０２を成膜し、エッチング加工し、その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜３０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光ＷＳｉ２膜３０２直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４をパターン形成し、さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜３０５を成膜した後、ゲートＷＳｉ２層をスパッタ成膜し、エッチング加工することによりゲートＷＳｉ２電極３０６を形成することが行われていた。光リーク対策としての遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に、従来、上記の構成に対して、遮光ＷＳｉ２膜３０２の膜厚を1000Åとしていたものを2000Å程度までに厚くするというように、遮光膜を厚膜化する策を講じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の薄膜トランジスタの製造方法においては、斜めより入射する入射光３０７の侵入を回避することは困難であり、斜めからの入射光３０７がＴＦＴの活性層部分たるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４に当たることにより光リーク電流が発生するという問題が生じていた。上述したような遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に遮光膜膜厚を厚くする方策によっても、光リーク電流の発生の問題を解決することはできない。なぜなら、遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に遮光膜膜厚を厚くする方策においては、遮光膜の増加によりＴＦＴ部分に直接的に入射する光であって、ガラス基板３０１にほぼ直角に入射する光については光の透過を防止する効果は増すが、一方、斜めからの入射光３０７、及び入射光３０７が乱反射を起こすことにより間接的に入射する光については完全に侵入を回避することが困難だからである。
【０００４】本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、斜めからの入射光３０７、及び入射光３０７が乱反射を起こすことにより間接的に入射する光についても、遮光可能な薄膜トランジスタの構造及びその製造方法を提供し、薄膜トランジスタの光リーク電流の発生を防止することを課題とする。また、製造方法に関しては、既存の工程を有効に利用して、工程数を増やすことなく簡易なプロセスで遮光効果を格段に高める薄膜トランジスタの構造を形成できる製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本出願第１の発明は、透明基板上に遮光膜をパターン成膜する工程と、前記透明基板及び前記遮光膜上に半導体膜を成膜する工程と、前記遮光膜直上の活性層となる半導体部分及び前記半導体膜の上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備える薄膜トランジスタの製造方法である。
【０００６】したがって本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備えるので、かかるエッチングにより、ゲート電極が形成される同時に、活性層となる半導体部分の両側に、下端を遮光膜に接し上端をゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光性を有するサイドウォール（遮光側壁）が形成できる。したがって、本製造方法により形成された薄膜トランジスタは、透明基板の裏側から入射するあらゆる角度の入遮光及びその乱反射成分の光が活性層に到達する前に完全に遮断することができるサイドウォールを有し、このサイドウォールによって光リーク電流の発生を防止することができるという利点がある。 また、製造工程上は、ゲート電極の形成工程を利用することによって極めて簡便に、光リーク電流の発生を阻止する有効な手段たるサイドウォールを形成することができるという利点がある。遮光性を有する導電膜は、ゲート電極を形成するものであり、タングステンシリサイド（ＷＳｉ２）や、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ２）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）などの金属ケイ化物（シリサイド）を用いることができる。
【０００７】また本出願第２の発明は、本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法において、前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部をマスクする工程を含むことを特徴とする。
【０００８】したがって本出願第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、本出願第１の発明の利点があるとともに、フォトレジストでゲート絶縁膜上のゲート電極形成部のみならず、コンタクト開口部をマスクするので、確実にコンタクト開口部に遮光性のある導電膜を残すことができ、上述のサイドウォールを形成することができるという利点がある。
【０００９】また本出願第３の発明は、本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法において、前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクする工程と、異方性エッチングを行う工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】したがって本出願第３の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、本出願第１の発明の利点があるとともに、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクし、コンタクト開口部についてはマスクしないので、ゲート電極形成するためのマスクパターンをそのまま使用することができ、マスクパターンの変更を要さないという利点がある。また、異方性エッチングを行うので、横方向へはエッチングが進みにくいという異方性エッチングの性質により、マスクされないコンタクト開口部に遮光性のある導電膜を残すことができ、上述のサイドウォールを形成することができるという利点がある。異方性エッチングは、反応性イオンエッチング、スパッタエッチング、イオンビームエッチング等のドライエッチングにより行うことができる。
【００１１】また本出願第４の発明は、透明基板上に形成された遮光膜と、前記遮光膜上に形成された半導体膜と、前記遮光膜直上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記活性層の両側位置かつ前記遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部とを備え、下端を前記遮光膜に接触させ上端を前記ゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、前記ゲート電極と同一化合物からなる遮光側壁が前記コンタクト開口部に形成されてなることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１２】したがって本出願第４の発明の薄膜トランジスタによれば、活性層の両側位置において、遮光性を有するサイドウォール（遮光側壁）が、その下端を遮光膜に接触させ、その上端をゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させるので、透明基板の裏側から入射するあらゆる角度の入遮光及びその乱反射成分の光が活性層に到達する前に完全に遮断することができるという利点がある。また、このサイドウォール（遮光側壁）は、ゲート電極と同一化合物からなり、遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部に形成されるので、本出願第４の発明の薄膜トランジスタは、本出願第１、第２又は第３の発明の薄膜トランジスタの製造方法により、ゲート電極の形成工程を利用することによって工程の増加や変更をもたらすことなく極めて簡便に製造することができるという利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の薄膜トランジスタ及びその製造方法につき図面を参照して説明する。
【００１４】実施の形態１まず、本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの製造方法につき、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【００１５】まず、ガラス基板１０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜１０２を1000Å程度成膜し、エッチング加工する。その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜１０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光ＷＳｉ２膜１０２直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４をパターン形成する。さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５を成膜する（図１（ａ））。
【００１６】次に、活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４の両側位置となる遮光パターン両端において、サブミクロン程度の細いコンタクト開口部１０６を選択的異方性エッチングにより遮光ＷＳｉ２膜１０２が露出するまで形成する。その後、遮光性を有する導電膜としてのゲートＷＳｉ２層１０７をスパッタ成膜する。すると、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５の上面、コンタクト開口部１０６の内側面及びコンタクト開口部１０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に、ゲートＷＳｉ２層１０７が形成される。この状態で、フォトレジスト１０８でゲートＷＳｉ２電極の形成部分及び前記コンタクト開口部１０６をマスクする（図１（ｂ））。
【００１７】次に、ドライエッチングを実施した後フォトレジスト１０８を剥離する。これにより、ゲートＷＳｉ２層１０７のうち、フォトレジスト１０８でマスクされない部分が除去され、ゲートＷＳｉ２電極１１１が形成されるとともに、コンタクト開口部１０６の内側面及び遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層１０７が残される。このコンタクト開口部１０６の内側面及び遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に残されたゲートＷＳｉ２層１０７がＷＳｉ２からなるサイドウォール１０９となる（図１（ｃ））。以上の工程により、実施の形態１における薄膜トランジスタが形成される。
【００１８】次に、実施の形態１における薄膜トランジスタの構造を図４を参照して説明する。後に説明する実施の形態２の薄膜トランジスタの構造も図４に示す構造と同様である。図４は実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。図４に示すように、コンタクト開口部１０６は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４の両側に設けられる。従ってアルミ配線４０５はｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４を被覆しつつ両側の遮光コンタクト側に張り出す形状となる。なお、図４のＡ−Ａ対角線断面図が図１（ｃ）となる。
【００１９】図１（ｃ）に示されるように、実施の形態１における薄膜トランジスタは、透明基板たるガラス基板１０１上に形成された遮光ＷＳｉ２膜１０２と、遮光ＷＳｉ２膜１０２上に形成された半導体膜たる下地ＳｉＯ２膜１０３と、遮光ＷＳｉ２膜１０２上に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４と、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４上に形成されたゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５と、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上に形成されたゲートＷＳｉ２電極１１１と、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４の両側位置かつ遮光ＷＳｉ２膜１０２の上位置に形成され、かつ、遮光ＷＳｉ２膜１０２まで通ずるコンタクト開口部１０６とを備え、下端を遮光ＷＳｉ２膜１０２に接触させ上端をゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、ゲートＷＳｉ２電極１１１と同一化合物たるＷＳｉ２からなる遮光側壁たるサイドウォール１０９がコンタクト開口部１０６に形成されてなる構造を有する。
【００２０】薄膜トランジスタにおいては、実際に投射した際に裏面からのさまざまな角度から光が入射しその光が直接ないし乱反射等間接的にＴＦＴ部分のｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４に照射されることにより、光リーク電流が発生する現象が発生していた。本発明の製造方法で形成した薄膜トランジスタにおいては、かかる光リーク電流を完全に遮断する為にＴＦＴ部分のｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４のみならずゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上迄ＷＳｉ２のサイドウォール１０９を縦方向に形成することで、少なくとも裏面から入射する斜め方向からの入射光１１０、及び乱反射成分の光をＴＦＴ部分に達する前に完全に遮断することができる。かかるサイドウールは、以下に説明する実施の形態２の薄膜トランジスタの製造方法によっても形成可能であり、実施の形態１と同様に、サイドウールによる遮断効果が得られる。
【００２１】実施の形態２次ぎに本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタ及びその製造方法につき図２を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【００２２】まず、ガラス基板２０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜２０２を1000Å程度成膜し、エッチング加工する。その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜２０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光膜パターン直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２０４をパターン形成する。さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜２０５を成膜する（図２（ａ））。
【００２３】次に、活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２０４の両側位置となる遮光パターン両端において、サブミクロン程度の細いコンタクト開口部２０６を選択的異方性エッチングにより遮光ＷＳｉ２膜２０２が露出するまで形成する。その後、遮光性を有する導電膜としてのゲートＷＳｉ２層２０７をスパッタ成膜する。すると、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜２０５の上面、コンタクト開口部２０６の内側面及びコンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に、ゲートＷＳｉ２層２０７が形成される。この状態で、フォトレジスト２０８でゲートＷＳｉ２電極の形成部分をマスクする（図２（ｂ））。
【００２４】次に、ドライエッチングを実施した後フォトレジスト２０８を剥離する。これにより、ゲートＷＳｉ２層２０７のうち、フォトレジスト２０８でマスクされない部分が除去され、ゲートＷＳｉ２電極２１１が形成されるとともに、コンタクト開口部２０６の内側面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７が残される。このコンタクト開口部２０６の内側面に残されたゲートＷＳｉ２層２０７がＷＳｉ２からなるサイドウォール２０９となる（図２（ｃ））。以上の工程により、実施の形態２における薄膜トランジスタが形成される。
【００２５】次に、実施の形態２における薄膜トランジスタの構造を図４を参照して説明する。なお上述のように実施の形態１の薄膜トランジスタの構造も図４に示す構造と同様である。図４は実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。図４に示すように、コンタクト開口部２０６は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層２０４の両側に設けられる。従ってアルミ配線４０５はｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層２０４を被覆しつつ両側の遮光コンタクト側に張り出す形状となる。なお、図４のＡ−Ａ対角線断面図が図２（ｃ）となる。
【００２６】実施の形態１においては、ゲート電極形成部分のみならず遮光コンタクト部分にもレジストパターンを形成する為に、従来のゲート電極形成のマスクを変更する必要があった。それに対して実施の形態２においては、従来のゲート電極形成用のマスクパターンのままでもコンタクト開口部にサイドウォール層が実施の形態１とほぼ同じ精度で形成できる。具体的には、遮光コンタクト部分については、コンタクト開口部２０６内側面はドライエッチングが横方向へはエッチングが進みにくいという反応性イオンエッチングの性質からＷＳｉ２サイドウォール層が充分に残される。また、コンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７がエッチング除去されても、その下の遮光ＷＳｉ２膜が残るため、コンタクト開口部２０６の底面からＷＳｉ２層がエッチング消失してしまうことはない。しかし、実質的には、コンタクト開口径がサブミクロン程度であるために、マイクロローディング効果によりコンタクト底面ではエッチングが殆ど進まない。従って、このマイクロローディング効果が有効に働く場合には、従来のゲート電極形成マスクをそのまま使用する実施の形態２においても、コンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７がエッチング除去されずに残り、実施の形態１と同等のコンタクト開口部及びＷＳｉ２層からなるサイドウォールを形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明は、ＷＳｉ２等の遮光性を有する材料からなるサイドウォールを活性層のみならずゲート絶縁膜上の高さにまで形成し、このサイドウォールにより、少なくともガラス基板の裏面からＴＦＴ部分の活性層に斜め方向から入射する光、及びその乱反射成分の光をＴＦＴ部分に達する前に完全に遮断することが幾何学的に可能となっているため、遮光膜の厚み増加のみでは遮光しきれない斜めからの入射光及びその反射成分を、上記サイドウォールにより遮断することができるという効果がある。また、上記サイドウォールをゲートＷＳｉ２膜形成と同時に形成することで、プロセスの負荷を軽減し工程の簡略化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【図３】 従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】 実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。
【符号の説明】
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 遮光ＷＳｉ２膜
１０３ 下地ＳｉＯ２膜
１０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
１０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
１０６ コンタクト開口部
１０７ ゲートＷＳｉ２層
１０８ フォトレジスト
１０９ サイドウォール
１１０ 入射光
１１１ ゲートＷＳｉ２電極
２０１ ガラス基板
２０２ 遮光ＷＳｉ２膜
２０３ 下地ＳｉＯ２膜
２０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
２０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
２０６ コンタクト開口部
２０７ ゲートＷＳｉ２層
２０８ フォトレジスト
２０９ サイドウォール
２１０ 入射光
２１１ ゲートＷＳｉ２電極
３０１ ガラス基板
３０２ 遮光ＷＳｉ２膜
３０３ 下地ＳｉＯ２膜
３０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
３０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
３０６ ゲートＷＳｉ２電極
３０７ 入射光
４０５ アルミ配線
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistor）及びその製造方法に関するものである。薄膜トランジスタは、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びイメージセンサーに利用される。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄膜トランジスタの製造方法の一例においては、図３に示すように、ガラス基板３０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜３０２を成膜し、エッチング加工し、その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜３０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光ＷＳｉ２膜３０２直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４をパターン形成し、さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜３０５を成膜した後、ゲートＷＳｉ２層をスパッタ成膜し、エッチング加工することによりゲートＷＳｉ２電極３０６を形成することが行われていた。光リーク対策としての遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に、従来、上記の構成に対して、遮光ＷＳｉ２膜３０２の膜厚を1000Åとしていたものを2000Å程度までに厚くするというように、遮光膜を厚膜化する策を講じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の薄膜トランジスタの製造方法においては、斜めより入射する入射光３０７の侵入を回避することは困難であり、斜めからの入射光３０７がＴＦＴの活性層部分たるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４に当たることにより光リーク電流が発生するという問題が生じていた。上述したような遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に遮光膜膜厚を厚くする方策によっても、光リーク電流の発生の問題を解決することはできない。なぜなら、遮光ＷＳｉ２膜３０２の遮光効果を高める為に遮光膜膜厚を厚くする方策においては、遮光膜の増加によりＴＦＴ部分に直接的に入射する光であって、ガラス基板３０１にほぼ直角に入射する光については光の透過を防止する効果は増すが、一方、斜めからの入射光３０７、及び入射光３０７が乱反射を起こすことにより間接的に入射する光については完全に侵入を回避することが困難だからである。
【０００４】本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、斜めからの入射光３０７、及び入射光３０７が乱反射を起こすことにより間接的に入射する光についても、遮光可能な薄膜トランジスタの構造及びその製造方法を提供し、薄膜トランジスタの光リーク電流の発生を防止することを課題とする。また、製造方法に関しては、既存の工程を有効に利用して、工程数を増やすことなく簡易なプロセスで遮光効果を格段に高める薄膜トランジスタの構造を形成できる製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本出願第１の発明は、透明基板上に遮光膜をパターン成膜する工程と、前記透明基板及び前記遮光膜上に半導体膜を成膜する工程と、前記遮光膜直上の活性層となる半導体部分及び前記半導体膜の上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備える薄膜トランジスタの製造方法である。
【０００６】したがって本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備えるので、かかるエッチングにより、ゲート電極が形成される同時に、活性層となる半導体部分の両側に、下端を遮光膜に接し上端をゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光性を有するサイドウォール（遮光側壁）が形成できる。したがって、本製造方法により形成された薄膜トランジスタは、透明基板の裏側から入射するあらゆる角度の入遮光及びその乱反射成分の光が活性層に到達する前に完全に遮断することができるサイドウォールを有し、このサイドウォールによって光リーク電流の発生を防止することができるという利点がある。 また、製造工程上は、ゲート電極の形成工程を利用することによって極めて簡便に、光リーク電流の発生を阻止する有効な手段たるサイドウォールを形成することができるという利点がある。遮光性を有する導電膜は、ゲート電極を形成するものであり、タングステンシリサイド（ＷＳｉ２）や、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ２）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ２）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）などの金属ケイ化物（シリサイド）を用いることができる。
【０００７】また本出願第２の発明は、本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法において、前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部をマスクする工程を含むことを特徴とする。
【０００８】したがって本出願第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、本出願第１の発明の利点があるとともに、フォトレジストでゲート絶縁膜上のゲート電極形成部のみならず、コンタクト開口部をマスクするので、確実にコンタクト開口部に遮光性のある導電膜を残すことができ、上述のサイドウォールを形成することができるという利点がある。
【０００９】また本出願第３の発明は、本出願第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法において、前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクする工程と、異方性エッチングを行う工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】したがって本出願第３の発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、本出願第１の発明の利点があるとともに、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクし、コンタクト開口部についてはマスクしないので、ゲート電極形成するためのマスクパターンをそのまま使用することができ、マスクパターンの変更を要さないという利点がある。また、異方性エッチングを行うので、横方向へはエッチングが進みにくいという異方性エッチングの性質により、マスクされないコンタクト開口部に遮光性のある導電膜を残すことができ、上述のサイドウォールを形成することができるという利点がある。異方性エッチングは、反応性イオンエッチング、スパッタエッチング、イオンビームエッチング等のドライエッチングにより行うことができる。
【００１１】また本出願第４の発明は、透明基板上に形成された遮光膜と、前記遮光膜上に形成された半導体膜と、前記遮光膜直上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記活性層の両側位置かつ前記遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部とを備え、下端を前記遮光膜に接触させ上端を前記ゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、前記ゲート電極と同一化合物からなる遮光側壁が前記コンタクト開口部に形成されてなることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１２】したがって本出願第４の発明の薄膜トランジスタによれば、活性層の両側位置において、遮光性を有するサイドウォール（遮光側壁）が、その下端を遮光膜に接触させ、その上端をゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させるので、透明基板の裏側から入射するあらゆる角度の入遮光及びその乱反射成分の光が活性層に到達する前に完全に遮断することができるという利点がある。また、このサイドウォール（遮光側壁）は、ゲート電極と同一化合物からなり、遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部に形成されるので、本出願第４の発明の薄膜トランジスタは、本出願第１、第２又は第３の発明の薄膜トランジスタの製造方法により、ゲート電極の形成工程を利用することによって工程の増加や変更をもたらすことなく極めて簡便に製造することができるという利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の薄膜トランジスタ及びその製造方法につき図面を参照して説明する。
【００１４】実施の形態１まず、本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの製造方法につき、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【００１５】まず、ガラス基板１０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜１０２を1000Å程度成膜し、エッチング加工する。その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜１０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光ＷＳｉ２膜１０２直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４をパターン形成する。さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５を成膜する（図１（ａ））。
【００１６】次に、活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１０４の両側位置となる遮光パターン両端において、サブミクロン程度の細いコンタクト開口部１０６を選択的異方性エッチングにより遮光ＷＳｉ２膜１０２が露出するまで形成する。その後、遮光性を有する導電膜としてのゲートＷＳｉ２層１０７をスパッタ成膜する。すると、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５の上面、コンタクト開口部１０６の内側面及びコンタクト開口部１０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に、ゲートＷＳｉ２層１０７が形成される。この状態で、フォトレジスト１０８でゲートＷＳｉ２電極の形成部分及び前記コンタクト開口部１０６をマスクする（図１（ｂ））。
【００１７】次に、ドライエッチングを実施した後フォトレジスト１０８を剥離する。これにより、ゲートＷＳｉ２層１０７のうち、フォトレジスト１０８でマスクされない部分が除去され、ゲートＷＳｉ２電極１１１が形成されるとともに、コンタクト開口部１０６の内側面及び遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層１０７が残される。このコンタクト開口部１０６の内側面及び遮光ＷＳｉ２膜１０２の上面に残されたゲートＷＳｉ２層１０７がＷＳｉ２からなるサイドウォール１０９となる（図１（ｃ））。以上の工程により、実施の形態１における薄膜トランジスタが形成される。
【００１８】次に、実施の形態１における薄膜トランジスタの構造を図４を参照して説明する。後に説明する実施の形態２の薄膜トランジスタの構造も図４に示す構造と同様である。図４は実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。図４に示すように、コンタクト開口部１０６は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４の両側に設けられる。従ってアルミ配線４０５はｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４を被覆しつつ両側の遮光コンタクト側に張り出す形状となる。なお、図４のＡ−Ａ対角線断面図が図１（ｃ）となる。
【００１９】図１（ｃ）に示されるように、実施の形態１における薄膜トランジスタは、透明基板たるガラス基板１０１上に形成された遮光ＷＳｉ２膜１０２と、遮光ＷＳｉ２膜１０２上に形成された半導体膜たる下地ＳｉＯ２膜１０３と、遮光ＷＳｉ２膜１０２上に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４と、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４上に形成されたゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５と、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上に形成されたゲートＷＳｉ２電極１１１と、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４の両側位置かつ遮光ＷＳｉ２膜１０２の上位置に形成され、かつ、遮光ＷＳｉ２膜１０２まで通ずるコンタクト開口部１０６とを備え、下端を遮光ＷＳｉ２膜１０２に接触させ上端をゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、ゲートＷＳｉ２電極１１１と同一化合物たるＷＳｉ２からなる遮光側壁たるサイドウォール１０９がコンタクト開口部１０６に形成されてなる構造を有する。
【００２０】薄膜トランジスタにおいては、実際に投射した際に裏面からのさまざまな角度から光が入射しその光が直接ないし乱反射等間接的にＴＦＴ部分のｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４に照射されることにより、光リーク電流が発生する現象が発生していた。本発明の製造方法で形成した薄膜トランジスタにおいては、かかる光リーク電流を完全に遮断する為にＴＦＴ部分のｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層１０４のみならずゲート絶縁ＳｉＯ２膜１０５上迄ＷＳｉ２のサイドウォール１０９を縦方向に形成することで、少なくとも裏面から入射する斜め方向からの入射光１１０、及び乱反射成分の光をＴＦＴ部分に達する前に完全に遮断することができる。かかるサイドウールは、以下に説明する実施の形態２の薄膜トランジスタの製造方法によっても形成可能であり、実施の形態１と同様に、サイドウールによる遮断効果が得られる。
【００２１】実施の形態２次ぎに本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタ及びその製造方法につき図２を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【００２２】まず、ガラス基板２０１上に遮光膜としての遮光ＷＳｉ２膜２０２を1000Å程度成膜し、エッチング加工する。その後に下地半導体膜としての下地ＳｉＯ２膜２０３を5000Å程度ＣＶＤ成膜したのち、遮光膜パターン直上に活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２０４をパターン形成する。さらにゲート絶縁膜としてのゲート絶縁ＳｉＯ２膜２０５を成膜する（図２（ａ））。
【００２３】次に、活性層となるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２０４の両側位置となる遮光パターン両端において、サブミクロン程度の細いコンタクト開口部２０６を選択的異方性エッチングにより遮光ＷＳｉ２膜２０２が露出するまで形成する。その後、遮光性を有する導電膜としてのゲートＷＳｉ２層２０７をスパッタ成膜する。すると、ゲート絶縁ＳｉＯ２膜２０５の上面、コンタクト開口部２０６の内側面及びコンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に、ゲートＷＳｉ２層２０７が形成される。この状態で、フォトレジスト２０８でゲートＷＳｉ２電極の形成部分をマスクする（図２（ｂ））。
【００２４】次に、ドライエッチングを実施した後フォトレジスト２０８を剥離する。これにより、ゲートＷＳｉ２層２０７のうち、フォトレジスト２０８でマスクされない部分が除去され、ゲートＷＳｉ２電極２１１が形成されるとともに、コンタクト開口部２０６の内側面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７が残される。このコンタクト開口部２０６の内側面に残されたゲートＷＳｉ２層２０７がＷＳｉ２からなるサイドウォール２０９となる（図２（ｃ））。以上の工程により、実施の形態２における薄膜トランジスタが形成される。
【００２５】次に、実施の形態２における薄膜トランジスタの構造を図４を参照して説明する。なお上述のように実施の形態１の薄膜トランジスタの構造も図４に示す構造と同様である。図４は実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。図４に示すように、コンタクト開口部２０６は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層２０４の両側に設けられる。従ってアルミ配線４０５はｐｏｌｙ−Ｓｉ活性層２０４を被覆しつつ両側の遮光コンタクト側に張り出す形状となる。なお、図４のＡ−Ａ対角線断面図が図２（ｃ）となる。
【００２６】実施の形態１においては、ゲート電極形成部分のみならず遮光コンタクト部分にもレジストパターンを形成する為に、従来のゲート電極形成のマスクを変更する必要があった。それに対して実施の形態２においては、従来のゲート電極形成用のマスクパターンのままでもコンタクト開口部にサイドウォール層が実施の形態１とほぼ同じ精度で形成できる。具体的には、遮光コンタクト部分については、コンタクト開口部２０６内側面はドライエッチングが横方向へはエッチングが進みにくいという反応性イオンエッチングの性質からＷＳｉ２サイドウォール層が充分に残される。また、コンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７がエッチング除去されても、その下の遮光ＷＳｉ２膜が残るため、コンタクト開口部２０６の底面からＷＳｉ２層がエッチング消失してしまうことはない。しかし、実質的には、コンタクト開口径がサブミクロン程度であるために、マイクロローディング効果によりコンタクト底面ではエッチングが殆ど進まない。従って、このマイクロローディング効果が有効に働く場合には、従来のゲート電極形成マスクをそのまま使用する実施の形態２においても、コンタクト開口部２０６によって露出した遮光ＷＳｉ２膜２０２の上面に形成されたゲートＷＳｉ２層２０７がエッチング除去されずに残り、実施の形態１と同等のコンタクト開口部及びＷＳｉ２層からなるサイドウォールを形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明は、ＷＳｉ２等の遮光性を有する材料からなるサイドウォールを活性層のみならずゲート絶縁膜上の高さにまで形成し、このサイドウォールにより、少なくともガラス基板の裏面からＴＦＴ部分の活性層に斜め方向から入射する光、及びその乱反射成分の光をＴＦＴ部分に達する前に完全に遮断することが幾何学的に可能となっているため、遮光膜の厚み増加のみでは遮光しきれない斜めからの入射光及びその反射成分を、上記サイドウォールにより遮断することができるという効果がある。また、上記サイドウォールをゲートＷＳｉ２膜形成と同時に形成することで、プロセスの負荷を軽減し工程の簡略化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態２の薄膜トランジスタの構造及び製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面図である。
【図３】 従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】 実施の形態１又は実施の形態２の薄膜トランジスタの上面図であって、内部構成物の輪郭を破線で示すものである。
【符号の説明】
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ 遮光ＷＳｉ２膜
１０３ 下地ＳｉＯ２膜
１０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
１０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
１０６ コンタクト開口部
１０７ ゲートＷＳｉ２層
１０８ フォトレジスト
１０９ サイドウォール
１１０ 入射光
１１１ ゲートＷＳｉ２電極
２０１ ガラス基板
２０２ 遮光ＷＳｉ２膜
２０３ 下地ＳｉＯ２膜
２０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
２０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
２０６ コンタクト開口部
２０７ ゲートＷＳｉ２層
２０８ フォトレジスト
２０９ サイドウォール
２１０ 入射光
２１１ ゲートＷＳｉ２電極
３０１ ガラス基板
３０２ 遮光ＷＳｉ２膜
３０３ 下地ＳｉＯ２膜
３０４ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
３０５ ゲート絶縁ＳｉＯ２膜
３０６ ゲートＷＳｉ２電極
３０７ 入射光
４０５ アルミ配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】 透明基板上に遮光膜をパターン成膜する工程と、前記透明基板及び前記遮光膜上に半導体膜を成膜する工程と、前記遮光膜直上の活性層となる半導体部分及び前記半導体膜の上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備える薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】 前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部をマスクする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】 前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクする工程と、異方性エッチングを行う工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】 透明基板上に形成された遮光膜と、前記遮光膜上に形成された半導体膜と、前記遮光膜直上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記活性層の両側位置かつ前記遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部とを備え、下端を前記遮光膜に接触させ上端を前記ゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、前記ゲート電極と同一化合物からなる遮光側壁が前記コンタクト開口部に形成されてなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１】 透明基板上に遮光膜をパターン成膜する工程と、前記透明基板及び前記遮光膜上に半導体膜を成膜する工程と、前記遮光膜直上の活性層となる半導体部分及び前記半導体膜の上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、前記活性層となる半導体部分の両側のそれぞれにおいて、前記遮光膜上の前記ゲート絶縁膜及び半導体膜を前記遮光膜が露出するまで選択的異方性エッチングし、コンタクト開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面及びコンタクト開口部に遮光性を有する導電膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部以外の前記導電膜を除去するエッチング工程とを備える薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】 前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部及び前記コンタクト開口部をマスクする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】 前記エッチング工程は、フォトレジストで前記ゲート絶縁膜上のゲート電極形成部をマスクする工程と、異方性エッチングを行う工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】 透明基板上に形成された遮光膜と、前記遮光膜上に形成された半導体膜と、前記遮光膜直上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記活性層の両側位置かつ前記遮光膜の上位置に形成され、かつ、前記遮光膜まで通ずるコンタクト開口部とを備え、下端を前記遮光膜に接触させ上端を前記ゲート絶縁膜上面とほぼ同一高さに位置させる遮光側壁であって、前記ゲート電極と同一化合物からなる遮光側壁が前記コンタクト開口部に形成されてなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００１−１７７１０２（Ｐ２００１−１７７１０２Ａ）
【公開日】平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−３６０９７３
【出願日】平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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